我国力争在2030年前实现碳达峰，降低碳排放的一个重要措施是的综合利用，如工业利用合成，再合成。I.(主反应)II.(副反应)请回答：

1. 我国力争在2030年前实现碳达峰，降低碳排放的一个重要措施是 $\text{[math]}$ 的综合利用，如工业利用 $\text{[math]}$ 合成 $\text{[math]}$ ，再合成 $\text{[math]}$ 。

I. $\text{[math]}$ (主反应)

II. $\text{[math]}$ (副反应)

请回答：

(1) 工业原料气配比中需加入一定量的CO，原因是。

(2) 在温度为T，恒压P的条件下，充入 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 此时体积为2升，发生I、Ⅱ反应达平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的物质的量分数为 $\text{[math]}$ ，求：(保留2位小数)

① $\text{[math]}$ 的转化率。

②反应I的平衡常数K为。

(3) 二甲醚在有机化工中有重要的应用，可以利用上述合成的甲醇制备二甲醚

III. $\text{[math]}$ (主反应)

IV. $\text{[math]}$ (副反应)

在一定条件下发生反应的能量关系如图所示

①当反应一定时间，测得副产品 $\text{[math]}$ 的含量特别高，分析原因。

②为提高反应Ⅲ生成 $\text{[math]}$ 的选择性(转化的 $\text{[math]}$ 中生成二甲醚的百分比)，下列措施中合适的是。

A．适当增大压强 B．升高温度

C．使用合适催化剂 D．未达平衡时及时分离产品

(4) 研究表明，在催化剂 $\text{[math]}$ 的催化下， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 合成 $\text{[math]}$ ，主要催化过程如下(H*表示活性氢原子)

则A、B结构是、。

【考点】

化学平衡的影响因素; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 甲醇合成丙烯有“一步法”和“两步法”两种合成方式，“一步法”是在催化剂的作用下由甲醇直接合成丙烯；“两步法”则分两步合成，其热化学方程式如下：

反应I：甲醇醚化反应(DME)

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应II：含氧化合物制丙烯反应(OTP)

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

已知部分键能数据如下：

化学键	C-C	C=C	C-H	H-H	O-H	C=O	C-O
键能/ $\text{[math]}$	356	615	413	436	462	745	360

回答下列问题：

(1) “一步法”合成丙烯的热化学方程式为。合成丙烯时有乙烯等副产物，若选择 $\text{[math]}$ 作载气时，保持总压不变，调控甲醇和 $\text{[math]}$ 的不同分压，各产物的选择性如下表所示(其他产物略)：

$\text{[math]}$ 分压/MPa	$\text{[math]}$ 分压/MPa	丙烯选择性/%	乙烯选择性/%
0.10	0	30.9	7.51
0.08	0.02	32.0	7.42
0.04	0.06	34.8	7.03
0.02	0.08	36.7	6.48
0.01	0.09	39.4	5.43

分析表中数据：要合成得到更多的丙烯，应控制甲醇的最佳分压为MPa。

(2) 已知： $\text{[math]}$ 。温度为500K时，在密闭反应器中加入2mol $\text{[math]}$ ，若只发生反应Ⅰ，达平衡状态时，体系中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数为(填序号)。A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

(3) “两步法”中，在恒容密闭容器中通入甲醇，初始压强为 $\text{[math]}$ ，反应达到平衡时压强为 $\text{[math]}$ ，则平衡混合体系中，丙烯的体积分数为(用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的式子表示，下同)，若平衡时甲醇的转化率为60%，则反应II(OTP)的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

(4) “两步法”中存在反应Ⅲ： $\text{[math]}$ △H，同时也会有芳香烃等副产品，其中丙烯和芳香烃选择性与不同温度下反应I进行的程度的关系如图所示。要提高丙烯的选择性，可采取的措施是，当温度高于285℃后，丙烯的选择性降低，其原因是。

综合题普通

2. 清洁能源的综合利用以及二氧化碳的研发利用，可有效降低碳排放，均是实现“碳达峰、碳中和”的重要途径，我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。

(1) I.利用反应： $\text{[math]}$ 可减少 $\text{[math]}$ 的排放。

$\text{[math]}$ 的结构式为， $\text{[math]}$ 分子中极性键与非极性键的个数比为。

(3) 下列关于该反应的说法错误的是____。 A. 在恒容绝热的条件下，温度不再改变，说明该反应已达平衡状态 B. 在恒温恒压的条件下，充入稀有气体氦气，平衡不移动 C. 平衡向右移动，平衡常数K一定增大 D. 该反应在高温条件下自发

(4) 该反应的净反应速率方程： $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数，只与温度、催化剂、接触面积有关，与浓度无关)。温度为 $\text{[math]}$ ℃时， $\text{[math]}$ ，温度为 $\text{[math]}$ ℃时， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”、“<”或“=”)。

(5) II.乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标准。国内第一套自主研发的乙烷裂解制乙烯的大型生产装置建成。已知该项目中乙烷制乙烯的反应原理为：

主反应： $\text{[math]}$

副反应： $\text{[math]}$

在一定温度下，在2L恒容密闭容器中充入7mol $\text{[math]}$ 。进行反应，达到平衡时 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的体积分数均为20%，则

乙烷的总转化率为(保留4位有效数字)。

(6) 该温度下主反应的平衡常数K为mol/L。

综合题普通

3. 硫油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：

(1) 已知下列反应的热化学方程式：

$\text{[math]}$

写出 $\text{[math]}$ 热分解反应 $\text{[math]}$ 自发反应的条件及判据。

(2) 较普遍采用的 $\text{[math]}$ 处理方法是克劳斯工艺，即利用反应 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 生成单质硫。另一种方法是利用反应 $\text{[math]}$ 高温热分解 $\text{[math]}$ 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优缺点是。

(3) 热解 $\text{[math]}$ 可制备 $\text{[math]}$ 。根据文献，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体导入石英管反应器热解 $\text{[math]}$ 一边进料，另一边出料 $\text{[math]}$ ，发生如下反应；

Ⅰ： $\text{[math]}$

Ⅱ： $\text{[math]}$

总反应：Ⅲ： $\text{[math]}$

投料按体积之比 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ，并用 $\text{[math]}$ 稀释；常压、不同温度下反应相同时间后，测得 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的体积分数如表：

温度 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

请回答：

$\text{[math]}$ 下列说法正确的是。

A．其他条件不变时，用空气替代 $\text{[math]}$ 作稀释气体，对实验结果几乎无影响

B．其他条件不变时，温度越高， $\text{[math]}$ 的转化率不一定越高

C．在 $\text{[math]}$ 范围内 $\text{[math]}$ 其他条件不变 $\text{[math]}$ 随着温度升高， $\text{[math]}$ 的体积分数先升高后减低

D．恒温恒压下，增加 $\text{[math]}$ 的体积分数， $\text{[math]}$ 的浓度升高

$\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 反应条件下，只充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 气体进行 $\text{[math]}$ 热分解反应。已知反应一开始， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 平衡时混合气中 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的分压相等，则平衡常数 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 对于气相反应，用某组分 $\text{[math]}$ 的平衡压强 $\text{[math]}$ 代替物质的量浓度 $\text{[math]}$ 也可表示平衡常数，记作 $\text{[math]}$ ，如 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为平衡总压强， $\text{[math]}$ 为平衡系统中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数 $\text{[math]}$ 。